燃气轮机润滑油油质问题分析

　　MS9001E型燃气轮机发电机组其简单循环带基本负荷燃用180号重油时的功率为113.8MW,压比为l2.3。其总体结构布置中2号轴承布置在压气机与透平机之间,3号轴承布置在透平排气扩压段内。压气机进口导叶可调,通过9OTV-1控制。由主燃油泵供给燃料,主燃油泵的燃油旁通阀调节机组的燃料量,进而控制负荷的变化。而燃油旁通阀由65FP-1控制,该燃机自2002年下半年以来多次发生因65FP-l故障造成开机延时或燃料量大幅波动而跳机。

　　1.故障及原因分析

　　65FP-1是一个电液转换器(或称伺服阀)，当输入线圈的电流信号发生变化时,扭矩马达带动电枢和柔性管动作,引起第一级喷射管两侧的流量变化,进而改变第二级滑阀两端压力并带动滑阀动作,使油缸进油或出油，从而带动燃油旁通阀工作。燃油旁通阀故障现象主要有两种:一是在开机过程中,点火后燃油流量FQL偏离流量输入信号FSR,流量过大造成超流量保护动作而启动失败,有时没有流量或者流量非常大而启动失败。另一种是在正常运行过程中,燃油流量FQL瞬间偏离流量输入信号FSR,在几秒钟内燃油流量上飚或下降,但在几秒钟内又能恢复。当燃油流量下降时,负荷下滑,即刻又恢复,一般不会发生跳机,而当燃油流量上飚时,负荷上升,有可能造成排气温度高而跳机。

　　65FP-1电液转换器发生故障后,曾经解体清理，从解体情况看,内部油滤上有不少油泥,滑阀金属表面能刮下一层漆状沉积物,呈硬质半透明棕色涂层。这种油泥和漆状物是伺服阀故障的原因。造成液压控制阀故障的原因好像是油质恶化,但润滑油常规化验指标(粘度、清洁度、酸值等)均符合要求,而且润滑油到液压油有一个0.5μm的精滤,滤网压差正常,

　　即使更换了油滤，液压控制阀并没有好转的迹象。进一步(2002年5月)分析润滑油指标,润滑油的抗氧化性试验得出，7号、8号机Millipore油泥已分别达到4.21mg/100mL和6.12mg/10OmL。由于备品油选型和工期安排问题,在2003年初先对8号机用TURBOGT32润滑油进行了更换。更换后,没有再发生65FP-1的卡涩问题。但7号机没有更换，问题依然存在,而且有严重化趋势。到2003年3月中旬,对7号机润滑油再次取样，Millipore油泥达到了9.16mg/100mL，在4月大修中用TURBOGT32油更换,更换后几次开停机都没出现65FP-1的卡涩现象。

　　2.润滑油的选型

　　燃气轮机中的润滑油处于极为恶劣的高温氧化环境中,巴氏合金轴承可承受的温度高达120℃，但轴承周围的密封空气温度更高,那里油膜温度可达130℃,有的最高甚至有140～150℃,这已达到或超过矿物油及添加剂的温度极限。加上暴露于密封空气中,油的氧化非常剧烈。正因为燃机润滑油在运行中遇到的最大挑战是高温氧化,所以燃机润滑油规格中抗高温氧化性能是最值得关注的指标。联邦氧化试验能比较好地反映油在高温下的抗老化、抗油泥生成性能。联邦氧化试验时,油中加入五种金属作为催化剂(铜、银、铝、镁、铁),在175℃下，通入空气流进行72h的老化。试验报告油老化后粘度的变化、酸值的增加量、油泥的含量等。油品在此试验中经历最苛刻的高温抗氧化考验。常规化验对粘度和酸值关注比较多,但对于要用作液压油的燃机润滑油,油泥对液压控制器的威胁要引起足够的重视。在比较了多种润滑油的各种技术经济指标后,选择壳牌公司的TURBOGT32。

　　它是由基础油XHVI和特殊的耐高温添加剂配方。XHVI基础油是合成烃类油,它的独到之处是自身抗氧化性强,不易生成氧化物,同时具有很好的聚合物溶解性。经油泥生成试验(175℃、72h),TURBOGT仅为35mg/100mL，而矿物燃气轮机油高达750～1000mg/100mL。

　　3.换油工作

　　为了最大限度地清除系统中残存的旧油、油泥、沉积物、漆膜等在维修过程中进入的杂质,经过清洗油箱及管路、反复用冲洗油冲洗、再清洗、再用工作油冲洗、排放后加注全新工作油。换油时，①尽量放尽旧油,减少对冲洗油的污染。在60～70℃油温时排放,清除油箱、冷却器等大容器内积油,打开低位阀门和管路接头,

　　更换所有过滤器。②冲洗过程中,尽量形成湍流,油温最好能在30～80℃波动。在进油口和回油管上加装滤网,当滤网压差过大时,应及时更换。③加热油时,不得超过88℃,加热器表面温度不得超过120℃,停止油循环时加热器表面温度不得超过66℃。④冷却器单独循环,伺服阀、轴承等敏感部件走旁路。⑤工作油冲洗时油温最好控制在60～70℃。⑥换油后,提取油样全面化验,与桶中新油对比。

　　4.结论

　　对于燃汽轮机的润滑油品质建议定期进行分析试验,特别对要用作液压油的润滑油，要进行旋转氧弹试验和Millipore油泥含量分析。当油泥含量达到5mg/100mL时,应及时换油,否则油泥生成速率会加快,给液压控制件带来威胁。由于润滑油不可避免接触高温介质和高温部件,容易发生氧化,加剧了油泥的析出,从而不适合用作液压油。因此，建议燃气轮机设计中考虑将润滑油与液压油分开,从而避免液压油接触高温部件或介质,并且换油时,换油量也可相对小些。

来源：

更多资讯，欢迎扫描下方二维码关注中国润滑油信息网微信公众号（sinolub）